Construyendo un Sistema de Prueba Automatizado de Manufactura para Amplificación de Audio Utilizando NI LabVIEW y NI TestStand

Ahmed Issa, Benetel Ltd

"Usar NI LabVIEW Y NI TestStand nos permitió mejorar nuestros tiempos de desarrollo, facilidad en la creación y edición de secuencias así como flexibilidad en el reordenamiento de pruebas de estructuras y secuencias"

- Ahmed Issa, Benetel Ltd

El Reto:

Diseñar y construir un sistema automatizado de prueba de manufactura (MTS) para probar circuitos amplificadores en tarjetas impresas (PCB´s) con el propósito de reducir los tiempos de prueba y maximizar la producción.

La Solución:

Usar el software de LabVIEW y NI TestStand con el PrismSound Scope Series III y equipo de prueba de audio para desarrollar el MTS.

Autor(es):

Ahmed Issa - Benetel Ltd
Patrick O’Halloran - Benetel Ltd

 

Funcionamiento de Sistema de Prueba y Equipo

Benetel Ltd. Irlanda fue fundado por un equipo de ingenieros con muchos años de experiencia en el desarrollo de productos automatizados e inalámbricos en compañías tales como Motorola, Lucent Technologies y Kenwood. Con nuestro experimentado equipo y nuestros laboratorios ampliamente equipados, podemos ofrecer a los clientes soluciones de prueba automatizadas, de diseño inalámbrico, rápidas, innovadoras y de alta calidad.

 

Recientemente  Benetel Ltd fue contratado para diseñar un sistema automatizado MTS para probar un PCB de amplificación de audio multipropósito. El amplificador de audio, unidad bajo prueba (UUT) tiene varios puertos de E/S estéreo y mono audio, el cliente requería realizar 15 diferentes pruebas en cada UUT en 99 segundos. Para probar un UUT manualmente se tenían cables de conexión de entrada y salida en diferentes combinaciones. Además, hacer pruebas sobre una amplia gama de frecuencias nos hubiera costado tiempo valioso.   

 

Para un rendimiento máximo de pruebas y un tiempo mínimo en las mismas, el cliente necesitaba un sistema de prueba automatizado con un mínimo de interferencia del operador. Por lo tanto diseñamos una cama de clavos personalizada para albergar el UUT durante el tiempo de prueba. Usamos una PC industrial para controlar el PSU usando una interface USB. También agrupamos los puntos de prueba del UUT dentro de un XLR estándar de 3 vías: estéreo, mono y conectores USB y los alimentamos de nuevo  a los equipos de prueba de audio.

 

Implementamos un a PrismSound dScope Series III para generar señales de sonido multi-tono que fue alimentada a los puertos del fixture. Las señales de sonido fueron sondeadas desde los puntos de prueba del UUT y alimentadas hacía y desde el dScope para su análisis a través del  PrismSound dSNet-I/O-Switchers. Condujimos análisis de señales de sonido realizando  transformada de Fourier (FFT) en las señales de sonido medidas y los factores evaluados que eran amplitud de señal, ruido y distorsión. Cargas de resistencia fueron aplicadas en las señales de salida del UUT para simular las cargas de la bocina.

 

Interconectamos el equipo PrismSound usando un “daisy chain” RS232 y controlamos los dispositivos usando una interface USB. El UUT tiene montada una tablilla de E/S de sonido digital. Las señales digitales de sonido hacia y desde la tablilla fueron conectadas directamente a la PC usando una interface USB y se analizo usando el software de PrismSound. Montamos el equipo MTS sobre un rack de 19 pulgadas.

 

Desarrollo del Software

Usamos el Software de NI para automatizar completamente el Amplificado de Audio MTS. Los controles Active X proporcionados por PrismSound fueron usados en el VI de LabVIEW para automatizar la funcionalidad requerida del equipo de prueba de audio. VI´s fueron también usados para controlar el PSU usando comunicación serial. Arreglamos y secuenciamos todos los VIs usando NI TestStand con las entradas apropiadas, pre condiciones y post acciones para poner junta toda la secuencia de las pruebas que conformaban las especificaciones del fabricante del UUT.

 

Las pruebas realizadas al UUT estuvieron compuestas de niveles de voltaje DC, una tarjeta de sonido E/S, salidas con niveles de amplificación, combinación de salidas de bajos y agudos, auxiliares y E/S de PC estéreo. Los resultados de las pruebas fueron generados en formato HTML y CSV y agregamos registro en base de datos hacia el sistema para análisis de pruebas de producción.

 

Muchos cambios en la automatización y códigos de prueba fueron requeridos durante todas las etapas de desarrollo del MTS. Usando NI TestStand para secuenciar los VIs de LabVIEW fue la solución más óptima ya que el software te permite un tiempo de desarrollo rápido, fácil en su creación y edición de secuencias. La simplicidad de integrar los VIs de LabVIEW en las secuencias fue un factor mayor.

 

Más aún, los VIs de LabVIEW hicieron muy fácil el control del equipo PrismSound usando controles ActiveX. Esto facilito un protocolo rápido para controlar el equipo PrismSound resultando en una reducción de los tiempos de prueba del objetivo de 99 segundos a 70 segundos por UUT. Este proyecto nos llevo tres meses para ser completado, desde la propuesta hasta la implementación del sistema. 

 

Rendimiento de Sistema de Prueba

El amplificador de audio automatizado MTS se comporto de forma fiable, ofreciendo los beneficios principales de velocidad y repetitividad. La naturaleza modular de programación de NI TestStand y LabVIEW agrego una gran flexibilidad y una manera fácil de acomodo de las actualizaciones del UUT con mínimo o nulo cambio al código. Mediante el uso de NI TestStand y LabVIEW no se necesito invertir tiempo extra en la creación de objetos tales como despliegue de gráficas o botones de interface de usuario. Con pequeñas modificaciones en la interface por default de NI TestStand, correr el MTS requería de un mínimo de capacitación por parte del operador, esto gracias a la muy amigable interface de prueba.     

 

Con una eficiencia mejorada de prueba, el fabricante del UUT fue capaz de reducir el tiempo estimado de prueba en 29 segundos por UUT. Los reportes generados de forma automática con cada prueba proveen una buena referencia de los resultados y análisis futuros. Con el registro en una base de datos y estudios de rendimiento, el cliente fue capaz de hacer mejores decisiones acerca de las fallas del UUT y de este modo incrementar la exactitud de producto, calidad y rentabilidad.

 

Información del Autor:

Ahmed Issa
Benetel Ltd
Ireland
Tel: +353 863 987 212
ahmedissa@benetel.com

MTS Rack, Equipment, and Audio Amplifier Fixture
PrismSound Software Interface and Audio Amplifier MTS GUI
LabVIEW code used ActiveX controls to read and test traces from PrismSound software.
NI TestStand Sequences of Audio Amplifier Tests